研究成果
第1章 SMGTの基本計画
1.1 基本計画
SMGTの全体目標達成のため、構成要素が達成すべき性能目標(設計点)を表1.1に示す。また、各部の形式を表1.2に示す。
高い熱効率実現のためにSMGTでは排熱回収をする再生サイクルを採用することにした。再生サイクルの検討結果を図1.1に示す。再生サイクルでη=38〜40%を達成するには、タービン入口温度(TIT)=1,200℃、圧力比(π)=8となる。
再生器は小型で高効率のためプレートフィン型とした。
低NOx燃焼方式は予蒸発予混合希薄燃焼方式とし、燃焼器形式は低NOx化構造に対し形状・寸法の設計自由度があり、整備性の良い缶型燃焼器とする。
圧縮機は高効率を狙って軸流4段＋遠心1段、ガスジェネレータタービン(以下GGT)、パワータービン(以下PT)はいずれも軸流である。
SMGTは定格負荷での性能を重視する用途を想定したF型と部分負荷での性能も重視するV型の2種類を開発する。V型はPTの1段静翼と圧縮機の軸流4段の静翼を可変としたものである。ただし、V型、F型の軸流圧縮機、PTとも構造上は必要あれば互換できる形にしている。
図1.2、図1.3にSMGTの出力発生部の断面図を、図1.4に装備外観図を示す。
全体構造は機関室からの搬出入の容易さ、整備性の良さを考慮してモジュール分割できるものとする。
1.2 要素研究課題
上述の様に、SMGTの目標性能は同クラスの従来ガスタービンの水準を大きく超えるものであり、前出表1.1に示した各要素目標は、燃焼器、熱交換器、圧縮機・タービン等とも従来水準を超える目標性能が要求されている。
この目標達成のために設定した主な研究課題は次のとおりである。
本研究開発ではこれらを 1)環境負荷低減技術の研究 2)燃費改善技術の研究 3)船舶対応技術の研究 の3つに大別している。
1.2.1 環境負荷低減技術の研究
これは低NOx燃焼器の研究である。
低NOx化の方法として水または蒸気を注入する湿式もあるが、清水を多量に要するので舶用には適さないので乾式低NOx燃焼器を開発する。
このため従来の拡散燃焼方式に変えて、予蒸発・予混合による希薄燃焼方式による液体燃料(A重油)焚き低NOx燃焼器を開発研究する。
1.2.2 燃費改善技術の研究
1) プレートフィン型再生熱交換器；再生熱交換器はエンジン熱効率向上のポイントであり、当然、高効率が要求されるが、コンパクトであることが舶用として要求される。この要求を満たし、さらに耐久性・製作性等を検討し、再生熱交換器はプレートフィン型を採用した。この開発を行う。
2) 高効率圧縮機；圧縮機効率がガスタービン熱効率に与える影響は大きい。従来の2,000kW級ガスタービンでは実績の多い遠心圧縮機を採用する例が多いが、より高効率化の期待できる圧縮機として、軸流型＋遠心型の形式を採用し、この複合形式の高効率圧縮機を開発する。
